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TED-Ed 的青蛙谜语答案是错误的

TED-Ed 是一个非常好的 YouTube 频道。我喜欢它的一点是他们经常解答数学和逻辑难题。然而,在这篇简报中,我批评了他们“青蛙谜语”的错误答案。

泰德

在继续之前,我建议您观看以下链接的视频:

如果您没有观看视频,以下是提供的信息:

  1. 你被困在一片巨大的雨林里,吃了一朵有毒的蘑菇。
  2. 为了挽救你的生命,你需要某种青蛙排出的解毒剂。
  3. 不幸的是,只有该物种的雌性才能产生解毒剂。
  4. 雄性和雌性的数量相等,并且外观相同。
  5. 雄性的叫声很独特。
  6. 在左边,你发现树桩上有一只青蛙。
  7. 在你到达树桩上的青蛙之前,你听到对面空地上传来一声嘎嘎叫。
  8. 在空地上,你看到两只青蛙,但你不知道是哪一只发出了声音。
  9. 你感觉自己失去了意识,只能朝一个方向前进。
  10. 所有的青蛙都很温顺,如果有人靠近,它们很容易被舔。

问题是你应该走哪条路?换句话说,每个方向的生存概率是多少?

这个谜题显然是经典的“男孩女孩谜题”的改写。我们先把青蛙谜题放在一边,来正式地问一下“男孩女孩谜题”。在这个谜题中,我们得到了:

  1. 男孩和女孩的数量相等,并且独立于任何兄弟姐妹(换句话说,我们可以忽略同卵双胞胎)。
  2. 有人问一位有两个孩子的妇女:“你至少有一个男孩吗?”她回答“是的”。”

问题是她也生一个女孩的概率是多少?

这个问题经常被错误地回答为“1/2”。其论点是,“另一个孩子”生男孩或生女孩的概率各占一半。谬误在于,根本不存在“另一个孩子”。

正确的解题方法是运用贝叶斯条件概率定理。一般来说,该定理指出,给定信息 B,语句 A 为真的概率等于两者均为真的概率除以 B 为真的概率。其表达式为:

Pr(A | B) = Pr(A 和 B) / Pr(B)。

在男孩女孩谜题中:

A = 母亲有一个女孩

B = 至少一个男孩

这可以解决为 Pr(男孩和女孩) / Pr(至少一个男孩)。

一般来说,对于二胎家庭来说,概率是:

男孩和女孩 = 50%

男孩和男孩=25%

女孩和女孩=25%

那么男孩女孩谜题的答案就是 50%/(50% + 25%) = 50%/75% = 2/3。

解释 2/3 概率的另一种常见方法是使用下表。

儿童1儿童 2
男性女性
男性是的
女性是的

雌性/雌性细胞被涂黑,因为这是不可能的。“是”表示至少有一个雌性。你可以看到,在三种可能性中,有三分之二包含雌性。因此,至少有一个雌性的概率是2/3。

现在我们回到青蛙谜语。根据视频中答案的推导,他们显然利用了雄蛙呱呱叫的部分,得出了空地上至少有一只青蛙是雄蛙的结论。然而,他们表示,答案部分,也就是呱呱叫的部分,所导致的答案并非2/3。

女人亲吻青蛙
图片来源: West Oak Dermatology

为了得到正确的答案,我们需要知道某只雄蛙被听到呱呱叫的概率。为了便于讨论,我们假设这个概率是10%。此外,假设你听到空地上传来呱呱叫声,你根本不知道是一只还是两只雄蛙发出的。

我们先来看一下原木上的青蛙是雌性的概率。该概率的表达式为:

Pr(雌性 | 无嘶鸣) =

Pr(雌性且不叫)/Pr(不叫) =

Pr(雌性且不叫)/(Pr(雌性且不叫) + Pr(雌性且不叫)) =

(0.5 * 1)/(0.5 * 1 + 0.5 * 0.9) = 0.5/(0.5 + 0.45) = 0.5/0.95 = 10/19 =~ 52.63%。

现在,我们先来看一下空地上出现女性的概率。该概率的表达式为:

Pr(雌性 | 嘎嘎叫声) =

6; 字体系列:'Open Sans',sans-serif;颜色:#313131 !important; ">Pr(雌性和呱呱叫)/Pr(呱呱叫) =Pr(雌性和呱呱叫)/(Pr(雌性和呱呱叫的雄性和Pr(不呱呱叫的雄性和Pr(两只 ...

让我们分别看一下每个单独的概率:

Pr(雌性和呱呱叫):必须有一只雌蛙和一只呱呱叫的雄蛙。其概率为 2 * 0.5 * 0.5 * 0.1 = 1/20 = 0.05。之所以选择 2,是因为有两种方法可以判断哪只青蛙是雌蛙。

Pr(雌性和呱呱叫的雄鸟) = 与上述相同,因为呱呱叫声只能来自雄鸟。

Pr(不叫的雄性和叫的雄性) = 2 * 0.5 * 0.5 * 0.9 * 0.1 = 0.045。之所以选择 2,是因为有两种方法可以选择叫的雄性。

Pr(两只呱呱叫的雄性)= 0.5 * 0.5 * 0.1 * 0.1 = 0.0025

空地上出现女性的总体概率为 0.05 / (0.05 + 0.045 + 0.0025) = 0.05/0.0975 = 20/39 =~ 51.28%

总而言之,两种方式生存的概率是:

舔木头上的青蛙=52.63%

舔空地上的两只青蛙=51.28%。

因此,你应该舔木头上的青蛙。

让我们看一下一般情况,你听到特定雄性呱呱叫声的概率是 c。生存的概率是:

舔木头上的青蛙 = 1/(2-c)

舔空地上的两只青蛙 = 2/(4-c)

6; font-family: 'Open Sans', sans-serif; color: #313131 !important; ">对于任何 c>0 的值,舔原木上的青蛙的几率都会增大。我们知道 c>0,因为我们听到了青蛙的叫声。

因此,你应该舔木头上的青蛙!